Ensayos

Los ensayos de los motores son una parte fundamental para el diseño y fabricación de los cohetes principalmente cuando se está desarrollando un motor nuevo, probando nuevos propulsantes o cambiando la forma de los granos.

Si no se dispone de una curva empuje vs tiempo del motor no podremos hacer los cálculos y diseños finales de detalle con confianza y estaremos haciéndolo a ciegas con el consiguiente riesgo de fallo catastrófico.

Hemos invertido mucho tiempo y esfuerzo en realizar diferentes pruebas en banco registrando los datos con un equipo de adquisición de datos.

La frecuencia de muestreo ha ido variando entre 250 Hz y 10.000 Hz dependiendo de cada prueba y sus especificaciones.

Tras la realización de más de 50 ensayos en banco y más de 20 lanzamientos de cohetes de diferentes tamaños, dimensiones y características, se han escogido varios ensayos en banco ideales para ilustrar apropiadamente el objetivo y las ventajas de los mismos.

Todos ellos se han realizado con el motor cohete de NAOS, por lo que han conformado un pilar esencial en el desarrollo de la aeronave en cuestión, que finalmente se lanzó en mayo de 2021.

Veamos un diagrama en el que se muestra la cronología de los ensayos en banco de NAOS, donde aparecen con el contorno en verde algunos de los que se va a ver más a fondo en esta web.

En el esquema temporal se eluden muchos de los pasos intermedios realizados. De hecho, hay algunos grandes saltos temporales entre ensayos, entre los cuales se trabajó en desarrollar y pulir la tecnología del cohete, con nuevos procedimientos de fabricación, nuevos diseños, alternativas a la inhibición, etc.

Cronología de los ensayos en banco de NAOS.

Toda la información y datos se han incluido en un fichero excel con las siguientes pestañas:

  • «Introducción»: Contiene una breve descripción de como completar las hojas del fichero excel.
  • «prueba propulsante»: Incluye las dimensiones de los granos, la relación de densidad (real/ideal) y la velocidad de quemado de una probeta de propulsante, cuando haya sido necesario.
    • La relación de densidad es un dato muy relevante ya que nos da información sobre la calidad en la fabricación de los granos y si puede contener burbujas o defectos relevantes que pueden provocar una sobrepresión y producir un CATO.
    • La relación de densidad debe ser superior al 88% considerándose más del 90% una alta calidad.
    • Por debajo del 88% el grano debería ser descartado, aunque hemos hecho pruebas incluyendo algún grano del 85% y han sido satisfactorias.
  • «LOG»: Es el registro de los datos más relevantes iniciales de la prueba como tipo de propulsante, datos del grano, del motor, posición del ignitor en la cámara de combustión y una celda de comentarios con el objetivo e información significativa.
  • «RESULTADOS»: Además de los datos de los resultados de la prueba, en la columna comentarios se incluye información muy importante sobre la inspección del motor después del ensayo, observaciones, conclusiones y próximas acciones.
  • «teorico Prueba»: Incluye tanto los datos de entrada como los resultados teóricos del análisis previo realizado con la herramienta SRM desarrollada por Richard Nakka
  • «Prueba»: En esta hoja se muestran los datos de empuje vs tiempo registrados con el equipo de adquisición de datos y se calcula el Impulso Total, Impulso específico, tiempo de combustión, Empuje máximo, etc.
  • «sim lan»: Incluye una simulación de la cinemática de un vuelo vertical obteniendo resultados de apogeo, tiempo para llegar al apogeo, velocidad, partiendo de los datos de la curva empuje vs tiempo y otros datos de entrada como peso del cohete, peso de propulsante, Cd, etc.
  • «comparativa»: Cuando se hacen varias pruebas con las condiciones casi iguales, se hace una comparativa de los resultados.